集集地震地層錯動引致地下水位變化之研究

1999年9月 21日凌晨,在南投集集發生了大地震,造成許多生命財產的損失,也造成許多天然災害的發生,而在集集地震發生時,在濁水溪沖積扇的地下水位觀測井,就剛好記錄了地震時所發生的水位變化。在觀測井的觀測記錄中,在濁水溪沖積扇扇央及扇尾的部分,地下水位大部分為上升的情形。而在靠近車籠埔斷層附近的水位觀測井,則情況相反,大部分為地下水位下降的情形。而觀測井所分佈的位置,則恰好在彰化斷層和車籠埔斷層之間。所以為了瞭解靠近車籠埔斷層附近的地下水位觀測井,受到地層錯動所引發的行為,本研究利用有限差分軟體 FLAC建立地層錯動模式之模型,來進行研究。在地層錯動的模擬上,採用類似砂箱實驗的方法來進行模擬。首先給予一固定的速度來抬昇基盤,進而控制基盤的抬昇量來進行模擬地層的錯動。關於孔隙水壓的部分,則利用FLAC中的線性擬靜態Biot理論,來模擬孔隙水壓的激發,其理論基礎為體積應變和孔隙壓力有一定的關連性,也就是體積應變的改變同時也會造成孔隙壓力的改變。進一步將模擬的結果和集集地震發生時,濁水溪沖積扇的地下水觀測網所得到的觀測變化量相比較,進行分析及討論,以瞭解變化的趨勢。本研究的地層錯動模式,對於土層中土壤的變形行為,有良好的模擬。但在關於孔隙水壓的變化,卻沒有辦法正確的進行模擬。模擬出的結果,在壓縮側的土層水壓均遵守Biot理論,造成孔隙水壓上升。但在現地觀測中,觀測井卻是呈現下降的行為。所以本研究對車籠埔斷層和彰化斷層間的水位觀測井,對於孔隙水壓的模擬,沒有辦法模擬得很好。

作者:陳德偉